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第六章线性系统的校正方法6.1常用的几种校正方法:1.从校正装置在系统中的连接方式来看,可分为:串联校正反馈校正前馈校正:输入控制方式前馈校正:干扰控制方式校正类型比较:串联校正:分析简单,应用范围广,易于理解、接受。反馈校正:常用于系统中高功率点传向低功率点的场合,一般无附加放大器,所以所要元件比串联校正少。另一个突出优点是:只要合理地选取校正装置参数,可消除原系统中不可变部分参数波动对系统性能的影响。在特殊的系统中,常常同时采用串联、反馈和前馈校正。2.从校正装置自身有无放大能力来看,可分为:无源校正装置:自身无放大能力,通常由RC网络组成,在信号传递中,会产生幅值衰减,且输入阻抗低,输出阻抗高,常需要引入附加的放大器,补偿幅值衰减和进行阻抗匹配。无源串联校正装置通常被安置在前向通道中能量较低的部位上。有源校正装置:常由运算放大器和RC网络共同组成,该装置自身具有能量放大与补偿能力,且易于进行阻抗匹配,所以使用范围与无源校正装置相比要广泛得多。稳定性--是系统工作的前提,稳态特性--反映了系统稳定后的精度,动态特性--反映了系统响应的快速性。人们追求的是稳定性强,稳态精度高,动态响应快。不同域中的性能指标的形式又各不相同:1.时域指标:超调量σ、调节时间ts、以及峰值时间tp、上升时间tr等。2.频域指标:①开环:截止频率ωc、相位裕量r和幅值裕量h等。②闭环:谐振峰值Mr、谐振频率ωr及带宽ωb等。6一、时域与频域之间动态性能指标的关系1、时域与开环频域之间动态性能指标的关系研究表明,对于二阶系统来说,不同域中的指标转换有严格的数学关系。而对于高阶系统来说,这种关系比较复杂,工程上常常用近似公式或曲线来表达它们之间的相互联系。主要讨论、与ωc、之间的关系1)二阶系统(a)与之间的关系(b)与、之间的关系可见,ζ确定以后,截止频率ωc大的系统,过渡过程时间ts短,而且正好是反比关系。我们还可以从的角度进行分析:2)、高阶系统经验公式:系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的中频段。用开环频率特性进行系统设计,应注意以下几点:(1)稳态特性要求具有一阶或二阶无静差特性,开环幅频低频斜率应有-20或-40。为保证精度,低频段应有较高增益。(2)动态特性为了有一定稳定裕度,动态过程有较好的平稳性,一般要求开环幅频特性斜率以-20穿过零分贝线,且有一定的宽度。为了提高系统的快速性,应有尽可能大的ωc。(3)抗干扰性为了提高抗高频干扰的能力,开环幅频特性高频段应有较大的斜率。高频段特性是由小时间常数的环节决定的,由于其转折频率远离ωc,所以对的系统动态响应影响不大。但从系统的抗干扰能力来看,则需引起重视。2、时域动态指标与闭环频域指标的关系主要研究p、ts与Mr、r、b之间的关系(1)二阶系统1)p与Mr的关系可看出,对于相同的来说,Mr越小,p也越小;如果Mr较高,系统的超调量p也加大,且收敛慢,平稳性及快速性都差。2)与b的关系不难发现问题,b与Mr均与有关。对于给定的(或谐振峰值Mr),ts与b成反比。b大,则说明系统自身的系统的快速性好,也小。(2)高阶系统工程上常用经验公式≤≤=0.16+0.4(Mr-1)(1Mr1.8)式中K=2+1.5(Mr-1)+2.5(Mr-1)2(1Mr1.8)二、时域与复域之间动态性能指标的关系主要讨论p、ts与、n之间的关系高阶系统取其主导极点,近似为二阶系统进行分析。6.3频率域中的无源串联超前校正校正方法通常有两种:1.分析法。实际上是一种试探的方法,可归结为:原系统频率特性+校正装置频率特性=希望频率特性G0(jω)Gc(jω)G(jω)从原有的系统频率特性出发,根据分析和经验,选取合适的校正装置,使校正后的系统满足性能要求。2.综合法。这种方法的基本可归结为:希望频率特性原系统频率特性=校正装置频率特性G(j)G0(j)Gc(j)根据系统品质指标的要求,求出满足性能的系统开环频率特性,即希望频率特性。再将希望频率特性与原系统频率特性相比较,确定校正装置的频率特性。一、超前校正装置与超前校正1.超前校正装置具有相位超前特性(即相频特性>0)的校正装置叫超校正装置,有的地方又称为“微分校正装置”。介绍一种无源超前网络(如下图)。传递函数为:如果对无源超前网络传递函数的衰减由放大器增益所补偿,则上式称为超前校正装置的传递函数无源超前校正网络的对